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本文对保护素DX对博来霉素诱导的小鼠肺纤维化的影响及机制进行了研究。本研究分为三个部分: 第一部分:小鼠肺纤维化模型的建立及肺功能测定。 目的:气管滴注博来霉素( bleomycin, BLM)建立小鼠肺纤维化( Pulmonary Fibrosis,PF)模型并观察肺功能的变化。 方法:⑴雄性C57BL/6小鼠(20-25g)麻醉后,单次气管滴注不同剂量BLM(1.0mg/kg、2.0mg/kg、3.0mg/kg)以建立肺纤维化模型,正常对照组给予相同体积的生理盐水。随后每天记录体重。⑵给药7天后,麻醉,腹主动脉放血处死动物。肺组织行HE染色和Masson染色,光镜下观察病理学变化,并利用Ashcroft评分评估纤维化程度。⑶给药7天后,麻醉,气管切开,造口,连接Y型管,尾静脉注射维库溴铵麻痹呼吸肌,连接小动物肺功能测试仪(flexiVent)测试肺功能,观察深吸气量(IC)的变化,在浓度梯度的乙酰甲胆碱(Mch)(0=生理盐水、3、9和27mg/ml)激发下,观察呼吸系统阻力(Rrs)、呼吸系统弹力(Ers)、中心气道阻力(Rn)、肺组织回弹力(H)、肺组织刚性(G)的变化情况。 结果:①与空白组比较,BLM(1.0 mg/kg)组小鼠体重与正常对照组相比基本相差无异。BLM(2.0 mg/kg、3.0 mg/kg)组,小鼠体重在给药后7天呈进行性下降。BLM(3.0 mg/kg)组体重下降最为明显。②选取BLM(2.0mg/kg)为最佳造模剂量。HE染色可见 BLM组小鼠肺泡原有结构破坏,肺泡腔内呈现炎性细胞大量浸润, Masson染色所示肺组织内出现大量胶原纤维沉积,Ashcroft评分明显高于对照组(P<0.01)。在肺功能检测实验中,使用flexiVent肺功能检测仪,与正常对照组相比,BLM(2.0mg/kg)组小鼠IC显著降低(P<0.01),在Mch激发下,Ers、Rrs、Rn、G和H均有不同程度的升高。 结论:博来霉素给药第7天,小鼠出现体重下降,肺部出现大量炎性浸润、肺组织胶原沉积,纤维化已经开始形成,小鼠肺纤维化模型成功建立。在炎症和纤维化的影响下,整个呼吸系统(包括肺组织和中心气道)肺功能受损严重。 第二部分:保护素DX在博来霉素诱导的肺纤维化小鼠模型中的作用及机制。 目的:研究保护素DX(PDX)对BLM诱导的小鼠肺纤维化的作用及肺功能的影响并探讨其可能机制。 方法:本部分实验分五组:正常对照组、BLM(2.0mg/kg)组、BLM(2.0mg/kg)+PDX组、BLM+乙醇(溶剂对照)组、PDX组。 BLM给予当天记为造模第0天。在BLM给药后的第8天腹腔给予PDX(1μg/mouse),随后隔天追加PDX(100ng/mouse)至第21天。实验一:造模第21天,腹主动脉放血处死动物。左侧肺组织用多聚甲醛固定,肺组织行 HE染色和 Masson染色,光镜下观察病理学变化,并利用Ashcroft评分评估纤维化程度。右肺用于羟脯氨酸含量、酶联免疫吸附法(ELISA)测定、Western blot的检测。实验二:造模第21天,腹主动脉放血处死动物。左侧肺组织戊二醛固定,电镜下观察肺组织肺泡结构、肺泡腔、细胞和细胞器等超微结构的改变。实验三:造模第21天,麻醉,气管切开,造口,连接Y型管,尾静脉输注维库溴铵麻痹呼吸肌,连接小动物肺功能测试仪(flexiVent)测试肺功能,观察深吸气量(IC)、压力容量环(Pressure-Volume loop,PV loop)曲线及相关参数改变,在浓度梯度的乙酰甲胆碱(Mch)(0=生理盐水、3、9和27mg/ml)激发下,观察呼吸系统阻力(Rrs)、呼吸系统弹力(Ers)、中心气道阻力(Rn)、肺组织回弹力(H)、肺组织刚性(G)变化情况。实验四:造模第21天,麻醉,小鼠腹主动脉取血,使用血气功能分析仪(ABL90,FLEX)进行血气分析。实验五:实验第0天给予BLM(3.0mg/kg), PDX给药方法如前述,记录体重,描绘生存曲线并进行分析。 结果:①HE染色及Masson染色结果所示:BLM组小鼠肺组织较空白组显示出肺泡结构破坏伴有炎性细胞大量浸润,弥漫的胶原纤维沉积,间质纤维化形成, BLM+PDX治疗组小鼠显示出纤维化程度较BLM组有明显减轻,Ashcroft评分显著降低(P<0.01),炎性浸润减轻。BLM+乙醇组小鼠与BLM组相比,肺组织表现相较无异。单独给予PDX组与空白组相比,肺组织也无明显差异。②电镜下观察:与空白组相比,BLM组胶原纤维堆积在肺泡内,视野内肺泡二型上皮细胞数量减少,细胞内线粒体肿胀,板层小体稀疏,呈现空泡状,给予PDX干预治疗后,视野内可见基底膜完整,胶原纤维沉积减少,肺泡腔干净。③羟脯氨酸结果显示PDX明显降低BLM诱导的羟脯氨酸表达(P<0.01)。④ELISA结果显示BLM组IL-1β, IL-17,TNF-α和促纤维化因子TGF-β显著升高,PDX可明显降低上述因子的表达(P<0.01)。⑤Western blot和免疫组化结果显示,与正常对照组相比,BLM组小鼠肺组织内 E-钙粘蛋白( E-cadherin)表达显著减少, N-钙粘蛋白( N-cadherin),肌动蛋白α(α-SMA)表达显著升高,PDX干预后逆转这些蛋白改变的趋势。⑥与BLM组相比,BLM+PDX治疗组IC显著升高趋于正常(P<0.01),PV loop闭环曲线上移。⑦血气分析结果显示,BLM组的小鼠动脉氧饱和度(SaO2),动脉氧分压(PaO2)显著下降,PH、动脉二氧化碳(PaCO2)、乳酸(Lac)并未出现显著改变,BLM+PDX治疗组纠正了SaO2,PaO2的降低。⑧生存实验结果显示,给予PDX干预BLM诱导的小鼠纤维化后,小鼠体重呈现上升趋势,死亡率下降。 结论:PDX可抑制BLM诱导的纤维化相关细胞因子的表达,同时减轻BLM诱导的小鼠纤维化,促进纤维化消退,最终改善小鼠肺功能,改善血气交换能力,从而提高小鼠生存率。 第三部分:保护素DX对TGF-β1诱导的原代肺泡二型上皮细胞EMT的影响。 目的:探索PDX对TGF-β1诱导的肺泡二型上皮细胞(AT II) EMT的影响。 方法:①不同剂量TGF-β1(1ng/ml、10ng/ml、50ng/ml)分别作用原代肺泡二型上皮细胞24h、48h、72h,提取细胞总RNA,用实时荧光定量PCR法检测细胞内E-cadherin、N-cadherin RNA表达水平。②不同剂量PDX(100nM、10nM、1nM)与TGF-β1(10ng/ml)共同作用原代肺泡二型上皮细胞48h后,Western blot检测上皮细胞特异性蛋白E-cadherin、间质细胞特异性蛋白 N-cadherin、α-SMA的表达水平。 结果:与正常对照组比较,TGF-β1(10ng/ml)作用于原代肺泡二型上皮细胞48h后可观察到E-cadherin蛋白表达明显减少(P<0.01),N-cadherin蛋白水平明显升高(P<0.01)。给予PDX干预后,PDX剂量依赖性促进E-cadherin蛋白表达,抑制α-SMA、N-cadherin蛋白表达(P<0.01)。 结论:TGF-β1诱导上皮细胞发生上皮间质转化(EMT),PDX可剂量依赖性抑制EMT过程。